JP2021124376A - セメント組成物の試験方法、及び、試験体 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
以下、本発明にかかる構造物の一実施形態について図を用いて詳細に説明する。
一般に、コンクリートやモルタルなどの中性化速度を短期間で測定するには、中性化促進試験装置を用いて、二酸化炭素濃度の高い環境条件で促進中性化試験を行なっている。中性化抑制効果のある表面仕上げを施したコンクリート(又はモルタル)の場合も、同様の促進中性化試験を行っている。
図1は、本実施形態のモルタル基板1の形状を示す概略斜視図である。モルタル基板1の形状は150×70×20mm(図1のLが150mm、Hが70mm、Wが20mm)の平板試験体とした。
図2は、モルタル試験体10を示す概略斜視図である。図3は、モルタル試験体10作製の概略工程を示す図である。
モルタルの試験項目を表3に示す。フレッシュ性状試験は、練上がり直後に試料を採取して行った。試験項目は、表に示す通り0打フロー,15打フロー,空気量,モルタル温度とした。
今回の実験で使用したクリヤ塗料の概要を表4に示す。いずれの銘柄も水系のクリヤ塗料である。A社製の中塗り材は、顔料入りと顔料なしの2種類がある。B社製は、顔料入りの仕様のみであり、C社製は、顔料なしの仕様である。なお、上塗り材は、いずれも顔料なしの使用である。
図4は、促進耐候性試験および促進中性化試験の概略工程を示す図である。図に示すように、クリヤ塗料を塗布したモルタル試験体の促進中性化試験を行い、クリヤ塗料の材料構成と塗布量の違いが、モルタルの中性化抑制効果に及ぼす影響を定量的に確認した。
促進耐候性試験は、JIS B 7753:2007「サンシャインカーボンアーク灯式の耐光性試験機及び耐候性試験機」の規格を満足するサンシャインウェザーメーターを用いて行った。サンシャインウェザーメーターの概要を表7に示す。試験条件は、JIS K 7350-4:2008「プラスチック−試験室光源による暴露試験方法−第4部:オープンフレームカーボンアークランプ」およびJIS A 1415:1999「高分子系建築材料の実験室光源による暴露試験方法」に準拠して行った。また、噴霧条件を表8に示す。表8に示すように、JIS K 7350-4の「6.3噴霧条件」の「噴霧サイクル1」とした。試験時間は、前述したように、暴露6年,12年,20年を想定し、1500時間,3000時間,5000時間とした。
JIS B 7751:2007 紫外線カーボンアーク灯式の耐光性試験機及び耐候性試験機
JIS B 7754:1991 キセノンアークランプ式耐光性及び耐候性試験機
いずれの試験機においても、試験体の厚さが大きすぎると、試験機の光源からの距離が近くなりすぎ、試験体の劣化が早くなるため、試験可能な厚さに限界がある。具体的には、試験中に試験体がホルダから落下しないようにするためには、厚さの限度は2cm(20mm)程度とする必要がある。本実施形態では、試験体(モルタル試験体10)の厚さを20mmに定めているので上記の試験機で促進耐候性試験を行うことができる。
JIS A 1415:2013 高分子系建築材料の実験室光源による暴露試験方法
JIS K 7350-1:1995 プラスチック−実験室光源による暴露試験方法 第1部:通則
JIS K 7350-2:2008
プラスチック−実験室光源による暴露試験方法−第2部:キセノンアークランプ
JIS K 7350-3:2008
プラスチック−実験室光源による暴露試験方法−第3部:紫外線蛍光ランプ
さらに、塗料の促進耐候試験方法として、下記のJIS規格がある。
JIS K 5600-7-7 促進耐候性及び促進耐光性(キセノンランプ法)
JIS K 5600-7-8 促進耐候性(紫外線蛍光ランプ法)
クリヤ塗料2を塗布したモルタル試験体10の促進中性化試験は、JIS A 1153に準拠して行った。試験材齢は、1週,4週,8週,13週,26週とし、モルタル試験体10を各材齢で切断して中性化深さを測定した。図5は、促進中性化試験によるモルタル試験体10の切断箇所を示す図である。なお、図5では、クリヤ塗料2およびエポキシ樹脂3の図示(ハッチング)を省略している。また、モルタル試験体10の各切断面はエポキシ樹脂でシールを施した。
<フレッシュ性状>
フレッシュ性状試験は、1バッチ目の練上がり直後と、1バッチ目と2バッチ目を合わせた直後に行った。フレッシュ性状試験の結果を表9に示す。空気量は目標値4.5±1.5%を満足した。
モルタルの圧縮強度の試験結果を表10,表11に示す。モルタル平板試験体と同じ養生条件とした供試体の材齢35日の圧縮強度は22.6N/mm2であった。なお、モルタル平板試験体の促進中性化試験および促進耐候性試験は、材齢35日より開始した。この結果より、圧縮強度には特に問題がないことを確認した。
図6および図7は、促進材齢と中性化深さの関係を示す図である。なお、図6は、促進耐候性試験なし(耐候性試験0時間)、図7は、促進耐候性試験あり(耐候性試験1500時間)の結果をそれぞれ示している。図6において、クリヤ塗料を塗布した試験体(試験体No.2〜No.8)では、塗布していない試験体(試験体No.1)よりも、同一材齢における中性化深さが小さくなっている(中性化抑制効果)。また、促進材齢26週において、塗布していない試験体の中性化深さはモルタル試験体の厚さ(20mm)にほぼ達しているが、クリヤ塗料を塗布した試験体では、5mm以下である。図7においてもほぼ同様に傾向がみられる。また図7において、クリヤ塗料を塗布していない試験体No1b(封かんあり)は、クリヤ塗料を塗布していない試験体No1a(封かんなし)よりも中性化深さが小さくなっている。
図8および図9は、促進材齢と中性化速度係数の関係を示す図である。なお、図8は、促進耐候性試験なし(耐候性試験0時間)、図9は、促進耐候性試験あり(耐候性試験1500時間)の結果をそれぞれ示している。クリヤ塗料を塗布した試験体(試験体No.2〜No.8)では、塗布していない試験体(試験体No.1)よりも中性化速度係数が小さくなっている。
図10は、促進耐候性試験による中性化深さの推移を示す図であり、図11は、促進耐候性試験による中性化速度係数の推移を示す図であり、図12は、促進耐候性試験による中性化率の推移を示す図である。なお、中性化率とは、仕上げ材を施していないコンクリートの中性化深さに対する、仕上げ材を施したコンクリートの中性化深さの比(後述の式5参照)である(日本建築学会:建築工事標準仕様書・同解説JASS5鉄筋コンクリート工事より)。これらの各図の横軸は、促進耐候性試験の試験時間である。
図13は、建物寿命の予測方法の一例を示すフロー図である。ここでは、中性化速度係数を用いて建物寿命を予測する。
C:中性化深さ(mm)
A:中性化速度係数(mm/√週)
t:促進材齢(週)
(日本建築学会:建築工事標準仕様書・同解説JASS5鉄筋コンクリート工事(2018年)より)
具体的には、複数点の耐候性試験の促進時間(屋外暴露の経過時間)と、中性化速度係数Aの関係から、最小二乗法により、中性化速度係数の経時変化の曲線式または直線式(自然環境下での材齢Tを変数とする関数)を求める。図14は、耐候性試験の促進時間と中性化速度係数の関係を示す図である。図14では、3つの促進時間についてそれぞれ中性化速度係数が求められており、この複数店のデータから最小二乗法により回帰曲線または回帰直線を求めている。これにより、任意の材齢における中性化速度係数Aを推定できる。
A1:自然環境下での実暴露における中性化速度係数(mm/√年)
k:中性化速度に関する定数(mm/√年)
α1:コンクリートの種類(骨材の種類)による係数
α2:セメントの種類による係数
α3:調合(水セメント比)による係数
β1:気温による係数
β2:湿度およびコンクリートに作用する水分の影響による係数
β3:CO2濃度による係数
(日本建築学会:鉄筋コンクリート造建築物の耐久性設計施工指針・同解説(2016年)より)
C:中性化深さ(mm)
A:中性化速度係数(mm/√週)
β1:気温による係数
β2:湿度およびコンクリートに作用する水分の影響による係数
β3:CO2濃度による係数
T:材齢(週)
図15は、建物寿命の予測方法の別の例を示すフロー図である。ここでは、中性化率を用いて建物寿命を予測する。
c1:仕上げを施したコンクリートの中性化深さ
c2:仕上げを施していないコンクリートの中性化深さ
複数点の耐候性試験の促進時間(屋外暴露の経過時間)と中性化率の関係から、最小二乗法により、中性化率の経時変化の曲線式または直線式(自然環境下での材齢Tを変数とする関数)を求める。図16は、耐候性試験の促進時間と中性化率の関係を示す図である。この場合においても、複数点のデータから任意の材齢での中性化率を推定することができる。
C=A0√T ・・・・・(式7)
C:屋外暴露での(仕上げを施していない)コンクリートの中性化深さ(mm)
A0:既往の文献から求めた中性化速度係数(mm/√年)
f:標準養生供試体の材齢28日の圧縮強度(N/mm2)
T:材齢(年)
C1:屋外暴露での仕上げを施したコンクリートの中性化深さ(mm)
c1:仕上げを施したコンクリートの中性化深さ(促進中性化試験の測定値)
c2:仕上げを施していないコンクリートの中性化深さ(促進中性化試験の測定値)
ここでも複数点の材齢での中性化深さC1を(式8)により算出し、材齢Tと中性化深さC1の関係の回帰曲線または回帰直線を求めればよい。この回帰式より中性化深さC1が、鉄筋のかぶり厚さに到達する材齢Tを求める(S206)。これによって、建物寿命を予測することができる。
上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。
1A 塗布面(所定面)
2 クリヤ塗料(被覆材)
3 エポキシ樹脂(シール材)
10 モルタル試験体
Claims (7)
- セメント組成物で形成された基板の所定面に被覆材を施工する被覆材施工ステップと、
前記被覆材施工ステップの後、前記基板の前記所定面以外の面にシール材を施工するシール材施工ステップと、
前記シール材施工ステップの後の前記基板を用いて促進耐候性試験を行う促進耐候性試験ステップと、
を有することを特徴とするセメント組成物の試験方法。 - 請求項1に記載のセメント組成物の試験方法であって、
前記基板は、前記セメント組成物を型枠に打設して材齢1日目乃至材齢3日目まで封かん養生し、材齢1日目乃至材齢3日目に前記型枠を取り外した後、材齢7日目まで標準養生を行なって形成されている、
ことを特徴とするセメント組成物の試験方法。 - 請求項2に記載のセメント組成物の試験方法であって、
前記標準養生の後、前記所定面にセメントペーストを擦り込んで気泡埋め処理を行う
ことを特徴とするセメント組成物の試験方法。 - 請求項2又は請求項3に記載のセメント組成物の試験方法であって、
前記標準養生の後、さらに気中養生を所定期間行い、
前記所定期間の間に、前記被覆材施工ステップを行う、
ことを特徴とするセメント組成物の試験方法。 - 請求項1乃至請求項4の何れかに記載のセメント組成物の試験方法であって、
前記被覆材施工ステップは、前記基板の含水率が8%以下になったことを確認した後に行う、
ことを特徴とするセメント組成物の試験方法。 - 請求項1乃至請求項5の何れかに記載のセメント組成物の試験方法であって、
前記促進耐候性試験ステップの後の前記基板を用いて、促進中性化試験を行う促進中性化試験ステップをさらに有する、
ことを特徴とするセメント組成物の試験方法。 - 促進耐候性試験に用いられる試験体であって、
セメント組成物で形成された基板と、
前記基板の所定面に施工された被覆材と、
前記基板の前記所定面以外の面に施工されたシール材と、
を有することを特徴とする試験体。
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